基于等效介质理论和多层衍射元件的本体相位延迟，考虑增透膜相位调制的影响，对多层衍射光学元件的表面微结构参数进行优化；采用优化设计方法分析应用于可见光波段镀有增透膜的多层衍射光学元件。结果表明：优化设计方法在保证增透膜物理作用的前提下，实现了在设计波长处的衍射效率为100%以及在宽波段内具有高多色光积分衍射效率；该方法弥补了传统多层衍射光学元件的设计缺陷，完善了多层衍射光学元件的设计理论，为混合成像系统的设计提供了参考。